CN101160162B - 从过滤器中洗脱微生物的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供用于从过滤介质中洗脱微生物的装置和方法。所述装置包含用于容纳怀疑含有微生物的过滤介质的箱体和用于使所述过滤介质与加压的缓冲溶液接触的装置。通过使所述缓冲溶液在压力下通过所述过滤介质，将捕获在所述过滤介质中或在其上的微生物洗脱。

Description

从过滤器中洗脱微生物的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2004年12月16日提交的美国临时申请序列号60/636,678的优先权，该申请的全部内容都通过引用结合在此。
                      发明背景
技术领域
本公开涉及用于从过滤介质中洗脱或另外除去微生物的装置和方法。相关技术的论述
在包括水、食品、化妆品和药品的诸多工业中，微生物浓度的测定和计数是微生物分析的必要部分。对于水微生物学，令人感兴趣的微生物如隐孢子虫属类(Cryptosporidium spp.)和贾第虫属类(Giardia spp.)常常以低浓度存在。这导致样品需要大量水以产生有意义的数据。在水工业中，典型地，为了检测隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊(cysts)的存在，过滤1,000升净化水(finished water)或10-50升表面水(例如，湖水、河水等)。在过滤之后，必须采收这些生物体以进一步确认并且量化。对于这种应用，在美国和英国批准了两种主要的商业化过滤装置和方法。
美国专利5,690,825公开了使用可膨胀的、压缩的开孔固体泡沫捕获并且采收微生物，如隐孢子虫和贾第虫，这是通过过滤器过滤大量液体样品(例如水)进行的。′825专利的内容通过引用结合在此。通过消除压缩并且从泡沫基体中冲洗目标生物体，从泡沫过滤器中释放捕获的生物体。压缩的泡沫过滤器装置和自动化洗涤/洗脱装置现在由缅因州的Westbrook的IDEXX Laboratories，Inc.以Filta-Max
Figure G05843552X20070620D000011
商标出售。Filta-Max洗脱方法和洗涤过程(wash station)包括下列步骤：首先将泡沫过滤器组件解压缩，随后使用往复柱塞重复使Filta-Max过滤器在缓冲溶液的存在下进行压缩和解压缩的行程。用于Filta-Max方法的缓冲溶液包括PBST的水溶液(磷酸盐缓冲盐水-0.01％土温20)。由Filta-Max
Figure G05843552X20070620D000021
装置和方法洗脱微生物的现行工艺需要冲洗步骤，这与本公开的发明相比，劳动密集更显著。
Pall Gelman Sciences Inc.生产并且销售用于从大量水样品中捕获并且采收微生物的膜过滤器(可获自Pall Corporation)。当前，所述过滤器装置以EnvirochekTM商标(亲水性聚醚砜过滤介质)和EnvirochekTM HV商标(亲水性聚酯膜)出售的。由这些装置和方法中的任一种洗脱微生物的方法都需要冲洗步骤，这与本公开的发明相比，劳动密集更显著。
因此，本发明的一个目的是提供从过滤介质中洗脱微生物的装置和方法，所述装置和方法比当前出售的装置和方法更快速、更容易使用并且更有效率。
发明概述
本发明公开了一种新型且有效的从过滤介质中洗脱微生物的装置和方法。通常，所述装置包含其中放置怀疑含有微生物的过滤介质或者与过滤介质流体连接的压力室。将缓冲溶液安置在过滤介质一侧的压力室中。在将所述室加压之后，在过滤介质的另一侧打开出口，使压力和缓冲溶液在与进样方向相反的流动方向上快速通过过滤介质，从而导致从过滤介质中有效地洗脱微生物。可以根据需要的洗脱效率和微生物采收率(recoveryefficiency)重复所述过程。
根据本公开的一个方面，提供一种用于从过滤介质中洗脱微生物的装置。所述装置包括：使具有容纳过滤介质的形状和大小的箱体，所述箱体具有入口和出口；设置在所述箱体内的过滤介质，所述过滤介质已经与怀疑含有微生物的液体进行过接触；用于将液体缓冲溶液通过出口输送到所述箱体中的装置；和用于使液体缓冲溶液在压力下通过所述过滤介质并且通过所述入口离开所述箱体的装置。
用于使流体缓冲溶液通过过滤介质的装置可以包含可选择性连接所述箱体的出口的加压组件。所述加压组件可以包含压力室，所述压力室被配置成用于在将液体缓冲溶液输送到所述箱体中之前，在其中将一定量的液体缓冲溶液加压。所述压力室可以与加压气体源选择性流体连通。所述加压组件可以包含在加压气体源和压力室之间流体设置的空气阀和在所述空气阀和所述压力室之间流体设置的非回流阀。
所述装置还可以包含被配置成在其中储存一定量的液体缓冲溶液的储存器和与所述储存器流体连通的第一导管。第一导管可以包含被配置成与压力室选择性流体连接的自由端。
所述装置还可以包含容纳于所述储存器中的液体缓冲溶液。
所述装置还可以包含在所述储存器和所述压力室之间流体设置的缓冲液入口阀。
所述装置还可以进一步包含洗脱阀，所述洗脱阀与所述压力室流体连接并且可与箱体的出口流体连接。
所述装置还可以包含与所述压力室流体连接的放空阀。
预期可以将压力室加压至在约0psi(0巴)到至少约72.5psi(5.0巴)之间的压力。
可预见所述过滤介质可以包含多个相互层叠的盘状物。所述盘状物的层叠体可以在外径较大的盘状物和外径较小的盘状物之间交替。可以将所述盘状物的层叠体以直线方向进行压缩。
根据本公开的另一个方面，提供一种用于从过滤介质中洗脱微生物的方法。所述方法包括下列步骤：提供怀疑含有微生物的过滤介质；和使加压液体强行通过所述过滤介质以在存在微生物时，从过滤介质中至少部分洗脱微生物。
可预见所述使加压液体强行通过过滤介质的步骤可以包括使加压液体在与过滤方向相反的方向上强行通过过滤介质。
所述方法还可以包括使固定量的加压液体在已知的初始压力下强行通过过滤介质的步骤。
所述方法还可以进一步包括提供如上所述的用于洗脱过滤介质的装置的步骤。
所述方法还可以包括将固定量的液体缓冲溶液引入到压力室中的步骤。
所述方法还可以包括将压力室加压至在约0psi(0巴)到至少约72.5psi(5.0巴)的压力的步骤。
所述方法还可以包括使加压液体缓冲溶液强行通过过滤介质的步骤。
附图简述
通过参考说明性实施方案的如下详细描述，结合附图，本公开的用于液体样品测试的装置和方法的上述优点和特征将变得更加显而易见，并且可以被理解，在附图中：
图1是根据本公开的一个实施方案，用于从过滤器中洗脱微生物的装置的示意图；
图2是图1的洗脱装置的加压组件的示意图；
图3是根据本公开的一个备选实施方案的加压组件的示意图；
图4是示例性现有技术的过滤器组件或装置的示意性侧视图，所述过滤器组件或装置可以使用本公开的洗脱装置进行洗脱；
图5A是根据本公开的一个实施方案，用于过滤器装置的过滤器元件的侧视图；
图5B是图5A的过滤器元件的第一盘状物构件的俯视图；
图5C是图5A的过滤器元件的第二盘状物的俯视图；和
图6是说明在使用不同的压力洗脱方法时，微小隐孢子虫(cryptosporidium parvum)卵囊和兰伯贾第虫(Giardia Lamblia)孢囊的采收率的图。
优选实施方案的详述
以下将参考其中显示本公开的优选实施方案的附图更充分地描述本公开。首先参考图1和2，将根据本公开的从过滤器、过滤器组件、过滤器装置等中洗脱微生物的装置的一个实施方案全部标示为100。尽管下面将结合具体的实施方案和应用，例如对过滤器组件/装置洗脱隐孢子虫和/或贾第虫，描述并且说明本公开的洗脱装置100，但是本领域技术人员应该容易意识并且理解，本公开的洗脱装置100还可以同样用于其它应用或者可以改造在此公开的洗脱装置100和方法，以使其与许多其它过滤器组件/装置一起使用。
参考图1和2，洗脱装置100包含储存器或室102。储存器102适合在其中容纳一定量的缓冲溶液″B″。如在此所用的，缓冲溶液是用于实现容纳于过滤器组件箱体中的过滤器的洗脱的任何溶液。例如，缓冲溶液可以是含有0.01％土温20的磷酸盐缓冲盐水。备选地，所述缓冲液可以包含0.1％月桂醇醚(Laureth)12、10mM三羟甲基氨基甲烷缓冲液、ImM EDTA二钠和0.015％消泡剂A。还可预见到缓冲溶液中的表面活性剂成分可以选自土温80、Igepal CA720、Niaproof、十二烷基硫酸盐(Laryl Sulphate)和Igepal CA630。优选的缓冲溶液包括例如，0.02％(重量/体积)(或0.45mM)焦磷酸四钠十水合物、0.03％(重量/体积)(或0.84mM)乙二胺四乙酸三钠盐和0.01％(体积/体积)聚氧乙烯失水山梨糖单油酸酯(土温80)的水溶液，其全部公开内容在下列文献中可找到：Inoue，M.，Rai，S.K.，Oda，T.，Kimura，K.，Nakanishi，M.，Hotta，H.，Uga，S.，2003，″A New Filter-eluting Solutionthat Facilitates Improved Recovery of Cryptosporidium Oocysts from Water，″J.Microbiol.Methods.55，679-686，其全部内容通过引用结合在此。还更优选的缓冲溶液包括0.01M的Tris-HCl的水溶液，所述水溶液包含0.02％(重量/体积)(或0.45mM)焦磷酸四钠十水合物、0.03％(重量/体积)(或0.84mM)乙二胺四乙酸三钠盐和0.01％(体积/体积)聚氧乙烯失水山梨糖单油酸酯(土温80)。可预见到储存器102具有至少250ml的容量；优选地，所述储存器具有保留缓冲溶液″B″的10L容量。
如在图1和2中看出，洗脱装置100还包含通过第一导管104与储存器102流体连接的加压组件110。加压组件110包含与储存器102流体连接的压力室112。在一个优选实施方案中，压力室112具有2.0升的容量，并且能够经受至少1巴并且优选至多12巴的压力。优选压力室112包含圆锥形或截头圆锥形的下部112a以便于从中喷出流体。
加压组件110包含第一入口或缓冲液入口阀114，所述第一入口或缓冲液入口阀114在储存器102和压力室112之间被流体连接。缓冲液入口阀114控制缓冲溶液″B″流入到压力室112中。加压组件110还包含第二入口或压缩空气阀116，所述压缩空气阀116在压力室112和空气压缩机、泵等118之间流体连接。空气入口阀116控制压缩空气和/或其它加压气体流入到压力室112中。优选地，非回流阀120等可以在空气入口阀116和压力室112之间流体连接。非回流阀120防止从压力室112反向通过空气入口阀116的压力损失。
加压组件110可以任选包含与压力室112流体连接的第三或放空阀122。当压力室112填充或装填有缓冲溶液″B″时，放空阀122允许空气离开压力室112。
加压组件110还包含与压力室112流体连接的第四或洗脱阀124。适宜的是，洗脱阀124与压力室112的下部112a流体连接。优选地，将配件126连接到洗脱阀124的自由端上。将配件126进行配置并且使其适合于流体连接过滤器箱体或装置300与洗脱阀124。
加压组件110还任选包含与压力室112在操作上连接的压力计130以测量并且显示压力室112中的压力。
现在转到图3，将加压组件110的备选实施方案整体显示为210。加压组件210类似于加压组件110，并且只被详细论述至识别构造和操作的差别所必需的程度。
如在图3中看出，加压组件210包含第一入口或缓冲液入口阀214，所述缓冲液入口阀214通过第一管接构件214a与压力室212流体连接。将第一螺纹接头214b与缓冲液入口阀214在操作上连接，以连接管等215的第一端。管215的第二端可以包含用于连接到储存器102(参见图1)上的第二螺纹接头214c。
加压组件210还包含第二入口阀或压缩空气入口阀216，所述第二入口阀或压缩空气入口阀216在压力室212和空气压缩机、泵等118之间流体连接(参见图2)。优选地，非回流阀220在压缩空气入口阀216和压力室212之间流体连接。非回流阀220防止从压力室212反向通过压缩空气入口阀216的压力损失。优选地，将两部分快速连接管接头217的第一构件217a连接到压缩空气入口阀216上。可以将两部分快速连接管接头217的第二构件217b通过配件217c连接到从压缩机118(参见图1)延伸的软管(没有显示)上。
加压组件210还包含与压力室212流体连接的第三阀或放空阀222。当压力室212填充或装填有缓冲溶液″B″时，放空阀222允许空气离开压力室212。
加压组件210还包含第四阀或洗脱阀224，所述第四阀或洗脱阀224通过第一管接构件224a与压力室212流体连接。优选地，将配件226连接到洗脱阀224的自由端上，以使过滤器箱体或装置300与洗脱阀224流体连接。
加压组件210还任选包含压力计230，所述压力计230与压力室212在操作上连接以测量并且显示压力室112内的压力。
现在转到图4，将示例性过滤器装置或组件整体显示为300，所述过滤器装置或组件用于从样品中捕获并且采收目标微生物，如隐孢子虫属类和贾第虫属类并且与洗脱装置100一起使用。
只作为实例，过滤器装置300包含具有通常具有圆柱形主体的过滤器箱体310，所述主体配置有固定出口端312a，所述固定出口端312a具有轴向延伸的出口管314。盖316被安置在入口端312b，并且包含轴向延伸的入口管318。通过带螺纹的连接将盖316固定到圆柱形主体310的入口端312b，并且通过O形环324进行密封。在过滤过程中，流体通过过滤器装置300的方向由箭头″A″表示。在箱体310内的是过滤器元件326。过滤器装置300包含带孔端板328形式的上游压缩构件和带孔端板330形式的下游压缩构件，所述上游压缩构件和下游压缩构件由螺栓332形式的杆构件穿过每一块端板328、330的中心孔进行连接。在端板328、330之间的是约60个被压缩的由网状泡沫构成的环形盘状物326，所述环形盘状物326各自具有约1cm的未压缩厚度和90ppi(36个开孔/cm)的未压缩孔隙率。将环形盘状物326以一端在一端上面的方式(end-over-end)层叠在面328和螺栓332上，并且通过端板330向下推以将泡沫层压缩至2至3cm的总厚度。对于过滤器装置300的详细论述，可以参考美国专利5,690,825，该专利的全部内容都通过引用结合在此。示例性过滤器装置300是市售的，并且可以Filta-Max
Figure G05843552X20070620D000071
商标获自缅因州的Westbrook的IDEXX Laboratories，Inc.。
现在转到图5A-5C，根据本公开，将用于过滤器装置300的过滤器元件整体显示为350。过滤器元件350是多层的，并且包含多个以相互交替排列的形式层叠的第一过滤器构件352和第二过滤器构件354。优选地，过滤器元件350包含40个第一过滤器构件352和39个第二过滤器构件354。尽管已经描述的是具有以交替关系排列的40个第一过滤器构件352和39个第二过滤器构件354的过滤器元件350，但是可预见到在本公开的范围内，可以使用任何数量的第一过滤器构件352和第二过滤器构件354，并且可以将它们以任何顺序排列。
如在图5B中看出，适宜的是，第一过滤器构件352是具有外径″D1″并且限定内径为″D3″的中心孔352a的环。优选地，第一过滤器构件352的外径″D1″约为55mm(～2.17英寸)，并且第一过滤器构件352的内径约为18mm(～0.71英寸)。
如在图5C中看出，优选地，第二过滤器构件354是具有外径″D2″并且限定内径为″D3″的中心孔354a的环。优选地，第二过滤器构件354的外径″D2″约为40mm(～1.57英寸)，并且第二过滤器构件354的内径″D3″等于第一过滤器构件352的中心孔352a的内径。
优选地，第一过滤器构件352和第二过滤器构件354由可膨胀的开孔网状泡沫等制造。压缩所述泡沫以将它的有效孔径降低至足以过滤大量液体样品并且捕获样品中的小颗粒或微生物如隐孢子虫属类和/或贾第虫属类的程度。
优选地，可以将过滤器元件350代替上述环形盘状物326放置在过滤器装置300中。使用过滤器元件350有助于将通过过滤器装置300的流速保持在可接受的限度内，以及降低目标微生物绕过过滤器元件的发生率。更优选地，
参考图1-4，根据本公开，显示并且描述了使用洗脱装置100洗脱过滤器装置300的方法。根据所述方法，将缓冲溶液″B″输送或引入到压力室112中。特别是，在打开放空阀122以从压力室112中排出空气或气体并且空气入口阀116和洗脱阀124处于关闭的状态下，将缓冲液入口阀114操作至打开状态以打开在缓冲溶液″B″的储存器102和压力室112之间的通道。优选地，储存器102位于压力室112之上，使得缓冲溶液″B″通过重力自流进料输送，然而，将缓冲溶液″B″引入到压力室112中的任何方法都可被考虑，例如，通过注入到可密封孔中，使用正压力将缓冲溶液″B″输送至压力室112中等。优选地，将有效量的缓冲溶液″B″引入到压力室112中。例如，对于每一次洗脱处理，将约240ml缓冲溶液″B″从储存器102中输送到压力室112。
在将缓冲溶液″B″引入到压力室112中的情况下，再次操作缓冲液入口阀114以关闭在缓冲溶液″B″的储存器102和压力室112之间的通道。另外，还将放空阀122操作至关闭位置以防止气体或缓冲溶液″B″从压力室112中逃逸。
只要在压力室112中含有缓冲溶液″B″并且关闭放空阀122，就将空气入口阀116操作至打开状态。通过打开空气入口阀116，利用来自空气压缩机118的空气等将压力室112加压。保持空气入口阀116打开，直至压力室112中的压力为约1.0巴(约14.5psi)至约5.0巴(约72.5psi)，优选约4.0巴(约58psi)，此时关闭空气入口阀116。通过压力计130测量并且显现压力室112内的压力。
在处理过程中的此时，或者在此之前需要时，将过滤器装置300与洗脱阀124流体连接。特别是，将过滤器装置300的出口管314连接到洗脱阀124上。过滤器装置300优选为在进行长时间的过滤之后和/或在过滤大量流体之后，至少部分被微生物(例如，隐孢子虫和贾第虫)饱和的过滤器装置。为了捕获和/或接纳被除去的流体或洗出液(即，来自过滤器装置300中的缓冲溶液″B″和微生物)，将收集容器等放置在过滤器装置300的入口管318下面，或者备选地，可以将流体导管(没有显示)与过滤器装置300的入口管318流体连接。
在压力室130内的压力为或约为适宜或需要的压力的情况下，将洗脱阀124操作至打开状态，从而使加压的缓冲溶液″B″在与图4的箭头″A″相反的方向上强行通过过滤器装置300。这样一来，在过滤器装置300中捕获和/或含有的微生物被逐出和/或挤压出过滤器装置300的过滤器元件326中。
一旦收集到洗出液，就将洗脱阀124操作至关闭状态。然后可以将过滤器装置300从洗脱阀124上拆卸，并且处置或者检修以用于进一步过滤操作。在需要和/或适宜的时候，可以再次打开放空阀122以进一步使压力室112排空。然后可以如本领域普通技术人员所知道的那样处理和/或分析洗出液。可预见到在本公开的范围内，为了进一步除去和/或洗脱另外的微生物，可以使过滤器装置300与洗脱阀124保持接通(attached to)或者再次接通，并且使另外的加压缓冲溶液″B″保持强行通过。
通过下列实施例可以进一步说明本发明及其优点：
                      实施例1
从饮用水样品中采收隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊的采收率
首先，用100个微小隐孢子虫卵囊和100个兰伯贾第虫孢囊(WaterborneTM，Inc.新奥尔良，路易斯安那，美国)强化(spiked)来自英国的纽马克特和英国的Veolia Water Company的1,000升和50升饮用水样品。被填充物的粒状大小对于纽马克特样品＜0.5mL并且对于Veolia样品为0.5mL。使含有强化的隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊的水样品通过根据在上面图5简述的结构的Filta-Max和79-Disc过滤器的过滤器组件的每一个。79-Disc过滤器组件由79个具有两种不同尺寸的开孔网状泡沫衬垫环组成：40个大泡沫衬垫具有55mm的外径和18mm的内径，以及39个小泡沫衬垫具有40mm的外径和18mm的内径。所有79-Disc过滤器的泡沫环均为10mm厚。将两种尺寸的泡沫衬垫(即，55mm和40mm的衬垫)以交替的方式夹在中间，成为层叠体。然后将层叠体从约790mm压缩至约30mm，并且通过保持螺栓固定。这种构造产生具有两个过滤层的过滤器组件：过滤器组件的外层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝外的区域)被压缩13倍，并且作为预过滤器，以及过滤器组件的内层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝内的区域)被压缩27倍，并且作为尺寸排阻过滤器。
Filta-Max法在英格兰是标准方法，并且是被Drinking WaterInspectorate(DWI)承认的。在英格兰和威尔士，DWI负责评定饮用水的质量，在不满足标准时采取强制行动，并且在水不适合人类消费时，采取适当的行动。处理过滤后的Filta-Max组件，并且使用如DWI方法中所述标准的Filta-Max洗脱方法洗脱捕获的生物体。在本实施方案中，使用本发明的一个实施方案检测膨胀最小(5mm)和不膨胀的79-Disc过滤器。使用在5巴压力(即72.5psi)下加压的240mL缓冲溶液(0.45mM焦磷酸钠、0.84mM EDTA三钠，0.01％土温80)，将过滤器在与进样步骤相反的流动方向上只洗脱一次。使用标准的免疫磁分离法(Dynal
Figure G05843552X20070620D000111
InvitrogenCorporation，卡尔斯巴德，加利福尼亚，美国)纯化在洗脱滤液中的生物体，使用荧光抗体着色剂进行染色，并且使用荧光显微镜计数。如下表所示，这些数据表明，在使用本发明的装置和方法时，采收率相当于或好于官方方法Filta-Max。
                                         隐孢子虫        贾第虫
过滤器和洗脱方法  样品来源
                                      采收率  平均值  采收率  平均值
                  纽马克特，英国      35.4％          17.2％
Filta-Max/DWI                                 37.5％          21.5％
                  Veolia Water，英国  39.5％          25.8％
79Disc过滤器      纽马克特，英国      24.6％          24.2％
                                              33.6％          23.3％
(0mm)/PE          Veolia Water，英国  42.6％          22.4％
79Disc过滤器      纽马克特，英国      33.6％          20.5％
                                              43.7％          27.5％
(5mm)/PE          Veolia Water，英国  53.7％          34.4％
                        实施例2
来自生水样品中的隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊的采收率
首先，使用100个微小隐孢子虫卵囊和100个兰伯贾第虫孢囊(WaterborneTM，Inc.新奥尔良，路易斯安那，美国)加强到来自爱荷华州、北达科他州、加利福尼亚州和宾夕法尼亚州的50升表面水样品中。被填充物的粒状大小对于所有这些水样品均为0.5mL。使用Gelman HV，Filta-Max，ID过滤器和79-Disc过滤器的过滤器组件，收集含有强化的隐孢子虫卵囊和贾第虫孢囊的水样品。79-Disc过滤器组件由79个具有两种不同尺寸的开孔网状泡沫衬垫环组成：40个大泡沫衬垫具有55mm的外径和18mm的内径，以及39个小泡沫衬垫具有40mm的外径和18mm的内径。所有泡沫环均为10mm厚。将两种尺寸的泡沫衬垫(即，55mm和40mm衬垫)以交替方式夹在中间，成为层叠体。然后将泡沫衬垫的层叠体从约790mm压缩至约30mm，并且通过保持螺栓固定。这种构造产生具有两个过滤层的过滤器组件：过滤器组件的外层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝外的区域)被压缩13倍，并且作为预过滤器，并且过滤器组件的内层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝内的区域)被压缩27倍，并且作为尺寸排阻过滤器。ID-过滤器(深度增加)组件由67个开孔网状聚酯泡沫环构建。51个环的直径为84mm，并且16个环的直径为55mm。所有环均为10mm厚，并且具有18mm的中心孔。所述环以交替方式成层，其中由三个环的层叠体组成的较大环被较小环隔开。将所述层叠体从约670mm压缩至约30mm。这种构造产生具有两个过滤层的过滤器组件。过滤器组件的外层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝外的区域)被压缩17倍，并且作为预过滤器。过滤器组件的中心层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝内的区域)被压缩22倍，并且作为有效的尺寸排阻过滤器。
Filta-Max和Gelman HV方法是美国环保局(USEPA)接受的标准方法并且被包括作为用于浓缩并且采收表面水样品中的隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊的USEPA方法1623。处理Filta-Max组件和Gelman HV并且使用如USEPA方法1623中所述标准的Filta-Max和Gelman HV方法洗脱在这些过滤器中捕获的生物体。分别处理ID-过滤器和79-Disc过滤器以使用本发明的一个实施方案洗脱被捕获的生物体。在本实验中，评价膨胀最小(5mm)和不膨胀的ID-过滤器和79-Disc过滤器的过滤器组件。使用在5巴压力(即72.5psi)下加压的240mL缓冲溶液，将过滤器在与进样步骤相反的流动方向上只洗脱一次。使用标准的免疫磁分离法(Dynal
Figure G05843552X20070620D000121
Invitrogen Corporation，卡尔斯巴德，加利福尼亚，美国)纯化在洗脱滤液中的生物体，使用荧光抗体着色剂进行染色，并且使用荧光显微镜计数。如下表所示，这些数据表明，在使用本发明的装置和方法时，采收率相当于或好于官方方法Filta-Max和Gelman HV的采收率。
Figure G05843552X20070620D000131
实施例3
在两种方法之间，来自50L表面水样品中的隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊的采收率
首先，使用7种表面水样品，包括加利福尼亚河#1(美国)；马萨诸塞州湖(美国)；亚拉巴马河(美国)；未知名的河(美国)；乔治亚水库(美国)和剑桥河(英国)。除剑桥河样品具有0.4mL的被填充物粒状大小以外，对于所有其它样品的粒状大小为0.5mL。使用100个隐孢子虫卵囊和100个贾第虫孢囊(EasyseedTM，BTF Pty Ltd.，North Ryde澳大利亚)加强50升所指出的水样品。使含有强化的隐孢子虫卵囊和贾第虫孢囊的水样品通过具有图5中所述结构的Filta-Max和79-Disc过滤器的过滤器组件。79-Disc过滤器组件由79个具有两种不同尺寸的开孔网状泡沫衬垫环组成：40个大泡沫衬垫具有55mm的外径和18mm的内径，以及39个小泡沫衬垫具有40mm的外径和18mm的内径。所有泡沫环均为10mm厚。将两种尺寸的泡沫衬垫以交替方式夹在中间，成为层叠体。然后将所述层叠体从约790mm压缩至约30mm，并且通过保持螺栓固定。这种构造产生具有两个过滤层的过滤器组件：过滤器组件的外层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝外的区域)被压缩13倍，并且作为预过滤器，并且过滤器组件的内层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状的区域)被压缩27倍，并且作为尺寸排阻过滤器。
处理过滤后的Filta-Max组件，并且根据如USEPA方法1623中所述标准的Filta-Max洗脱方法洗脱被捕获的生物体，以浓缩并且采收在表面水样品中的隐孢子虫和贾第虫。使用本发明的一个实施方案，对79-Disc过滤器进行处理，以洗脱出被捕获的生物体。这种洗脱实施方案使用4步洗脱顺序：(1)使用4巴(即，58psi)的压缩空气的空气吹扫，(2)240mL加压的缓冲液在4巴压力下洗脱，(3)使用4巴(即，58psi)的压缩空气的空气吹扫和(4)150mL加压的缓冲液在4巴压力下洗脱。用于这种洗脱程序的缓冲溶液包含焦磷酸四钠十水合物(0.2克/升)、EDTA三钠盐(0.3克/升)、Tris-HCl(0.01M)和土温-80(0.1mL/L)。使用标准的免疫磁分离法(Dynal
Figure G05843552X20070620D000141
Invitrogen Corporation，卡尔斯巴德，加利福尼亚，美国)纯化在洗脱滤液中的生物体，使用荧光抗体着色剂进行染色，并且使用荧光显微镜计数。
如在下表中看出，这些数据表明，在使用本发明的装置和方法时，平均采收率对于隐孢子虫为31.5％，并且对于贾第虫为41.5％，即对于隐孢子虫约为相对于官方方法Filta-Max的平均采收率的115％，并且对于贾第虫约为相对于官方方法Filta-Max的平均采收率的128％。
Figure G05843552X20070620D000151
                        实施例4
在使用不同的压力洗脱方法时，隐孢子虫属类卵囊和贾第虫属类孢囊
                        的采收率
首先，用100个微小隐孢子虫卵囊和100个兰伯贾第虫孢囊(WaterborneTM，Inc.新奥尔良，路易斯安那，美国)加强10升RO水样品。使含有加强的隐孢子虫卵囊和贾第虫孢囊的水样品通过具有图5所述结构的79-Disc过滤器的过滤器组件。79-Disc过滤器组件由79个具有两种不同尺寸的开孔网状泡沫衬垫环组成：40个大泡沫衬垫具有55mm的外径和18mm的内径，以及39个小泡沫衬垫具有40mm的外径和18mm的内径。所有泡沫环均为10mm厚。将两种尺寸的泡沫衬垫以交替的方式夹在中间，成为层叠体。然后将所述层叠体从约790mm压缩至约30mm，并且通过保持螺栓固定。这种构造产生具有两个过滤层的过滤器组件：过滤器组件的外层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝外的区域)被压缩13倍，并且作为预过滤器，并且过滤器组件的内层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝内的区域)被压缩27倍，并且作为尺寸排阻过滤器。使用本发明的一个实施方案，对79-Disc过滤器进行处理，以洗脱出被捕获的生物体。这些包括：(1)2次连续的加压缓冲液洗脱(1×240mL+1×150mL)；(2)在2次连续的加压缓冲液洗脱之后，一次压缩空气吹扫(即，AP+1×240mL+1×150mL)；(3)在一次150mL加压缓冲液吹扫之后，一次压缩空气吹扫、一次240mL加压缓冲液洗脱、一次空气吹扫(即，AP+1×240mL+AP+1×150mL)；(4)在3次130mL加压缓冲液洗脱之后，一次压缩空气吹扫；(5)在4次100mL加压缓冲液洗脱之后，一次压缩空气吹扫；(6)在5次80mL加压缓冲液洗脱之后，一次压缩空气吹扫；和(7)在使用预先温热至37C缓冲液进行5次加压缓冲液洗脱之后，一次压缩空气吹扫。所有压力洗脱步骤均以4巴的压力在与进样步骤相反的流动方向上进行。用于这种洗脱程序的缓冲溶液包含焦磷酸四钠十水合物(0.2克/升)、EDTA三钠盐(0.3克/升)、Tris-HCl(0.01M)和土温-80(0.1mL/L)。使用标准的免疫磁分离法(Dynal
Figure G05843552X20070620D000161
Invitrogen Corporation，卡尔斯巴德，加利福尼亚，美国)纯化在洗脱滤液中的生物体，使用荧光抗体着色剂进行染色，并且使用荧光显微镜计数。如在图6中看出，这些数据表明，在使用本发明的装置时，在本发明的不同实施方案之间，采收率彼此基本上相似。
                            实施例5
        在Filta-Max和本发明的方法之间的处理时间差
在本实施例中，将5种水样品即包括1种试剂水样品(为干净的水样品)和4种浊度不同的生水用于本试验中。水样品通过具有图5中所描述结构的79-Disc过滤器的过滤器组件。79-Disc过滤器组件由79个具有两种不同尺寸的开孔网状泡沫衬垫环组成：40个大泡沫衬垫具有55mm的外径和18mm的内径，以及39个小泡沫衬垫具有40mm的外径和18mm的内径。所有泡沫环均为10mm厚。将两种尺寸的泡沫衬垫以交替的方式夹在中间，成为层叠体。然后将所述层叠体从约790mm压缩至约30mm，并且通过保持螺栓固定。这种构造产生具有两个过滤层的过滤器组件：过滤器组件的外层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝外的区域)被压缩13倍，并且作为预过滤器，并且过滤器组件的内层(即，外径为40mm的泡沫衬垫放射状朝内的区域)被压缩27倍，并且作为尺寸排阻过滤器。
根据如USEPA方法1623中所述的标准Filta-Max方法处理Filta-Max组件。使用本发明的装置和方法(即，压力洗脱)处理79-Disc过滤器。根据水样品的性质，Filta-Max的样品处理时间在11分钟25秒至26分钟45秒的范围内。当使用本发明的装置和方法(即，压力洗脱)进行样品洗脱时，处理洗脱步骤所需的时间只需2分钟5秒，而与水样品的性质无关。如在下表中看出，使用本发明的装置和方法具有降低样品处理时间的需求和节约劳动力的显著优点。
Figure G05843552X20070620D000171
尽管已经参考所附的图表和附图特别显示并且描述了本发明时，但是本领域技术人员应该理解在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以在其中进行各种形式和细节的修改，包括不限于具有处理样品洗脱的全自动装置和方法的各种修改。因此，应该认为如上述建议那些但不限于此的修改都在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于从过滤介质中洗脱微生物的方法，所述方法包括下列步骤：
提供怀疑含有微生物的过滤介质，并将所述过滤介质放置在箱体中，其中所述箱体包括入口和出口；
提供储存器，其被配置为其中储存一定量的液体缓冲液；
加压所述液体缓冲液至预定的压力；和
使加压液体缓冲液快速强行从储存器通过所述出口进入箱体，通过所述过滤介质，通过所述入口从所述箱体排出，以从所述过滤介质中将微生物至少部分洗脱。
2.根据权利要求1的方法，还包括使固定量的加压液体缓冲液在已知的初始压力下强行通过所述过滤介质的步骤。
3.根据权利要求1的方法，还包括提供用于洗脱所述过滤介质的装置的步骤；所述装置包含：
可与所述箱体的出口选择性连接的加压组件，其中所述加压组件包含压力室，所述压力室被配置成用于在将所述液体缓冲溶液输送到所述箱体之前，将在其中的一定量的液体缓冲溶液加压；
与所述压力室选择性流体连通的加压气体源。
4.根据权利要求1的方法，其中所述装置还包括：
在所述加压气体源和所述压力室之间流体设置的空气阀以及在所述空气阀和所述压力室之间流体设置的非回流阀。
5.根据权利要求4的方法，其中所述装置还包括：
与储存器流体连通的第一导管，其中所述第一导管包含被配置成与所述压力室选择性流体连接的自由端；和
容纳于所述储存器内的液体缓冲溶液。
6.根据权利要求5的方法，其中所述装置还包括：
在所述储存器和所述压力室之间流体设置的缓冲液入口阀；
与所述压力室流体连接并且可与所述箱体的出口流体连接的洗脱阀；和
与所述压力室流体连接的放空阀。
7.根据权利要求6的方法，还包括下列步骤：
关闭所述放空阀；和
将固定量的液体缓冲溶液引入到所述压力室中。
8.根据权利要求1的方法，其中所述引入固定量的液体缓冲溶液的步骤包括将约240ml的液体缓冲液从储存器转移到压力室。
9.根据权利要求8的方法，其还包括下述步骤：调整空气阀至开放的状态，并加压所述压力室。
10.根据权利要求9的方法，其中所述加压压力室的步骤包括施加约14.5psi(1帕斯卡)-至少约72.5psi(5.0帕斯卡)的压力。
11.根据权利要求10所述的方法，其还包括下述步骤：调整洗脱阀至开放状态，从而使所述加压液体缓冲液在与过滤方向相反的方向上强行通过所述过滤介质。
12.根据权利要求11的方法，其中所述使加压的液体缓冲液通过所述过滤介质的步骤包括使微生物从所述过滤介质排出，并在容器中捕获微生物。
13.根据权利要求12的方法，其还包括下述步骤：分析所述微生物。
14.根据权利要求1的方法，其中所述过滤介质包括多个相互层叠的盘状物，其中所述盘状物的层叠体在相对外径较大的盘状物和相对外径较小的盘状物之间交替，并且其中将所述盘状物的层叠体以直线方向进行压缩。
15.根据权利要求3的方法，其中所述洗脱装置被配置成从其出口喷射液体缓冲液的浓缩流；并且所述过滤箱体的出口与所述洗脱装置的出口连通。
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